Методы выделения лигнина
В хвойных породах лигнин содержится в большем количестве (обычно 27—29%), нежели в лиственных (до 25%). Лигнин можно выделить из древесины различными методами, которые или основаны на переводе углеводной части древесины в раствор и получении лигнина в виде нерастворимого остатка, или, наоборот, на растворении лигнина с последующим осаждением его из полученных растворов.
Выделение лигнина путем перевода углеводов в раствор
Важнейшими методами выделения лигнина из древесины являются методы с применением крепких кислот — 64—72% серной кислоты ш 41—42% соляной кислоты. Эти методы применяются обычно и для количественного определения содержания лигнина в древесине [27]. При обработке измельченной древесины (опилок) крепкими кислотами углеводы гидролизуются и удаляются, а лигнин получается в виде негидроли - зуемого остатка, имеющего более или менее темный цвет. Различают
сернокислотный лигнин (лигнин Класона) и солянокислотный лигнин (лигнин Вильштеттера). Особым видом кислотного лигнина является технический гидролизный лигнин, который получается в процессе гидролиза древесины очень разбавленной серной кислотой при 170° С.
Особое внимание исследователей привлекают методы мягкого выделения лигнина, поскольку крепкие кислоты приводят к частичному осмо - лению углеводов древесины и образованию «псевдолигнина». Получающийся в результате кислотной обработки негидролизуемый остаток представляет собой тогда не только лигнин, но частью и продукты осмоления углеводов. В особенности при таком растительном сырье, как камыш, некоторые кустарниковые растения, состава углеводной части которых мы точно не знаем, нужно с большой осторожностью пользоваться термином «лигнин», в частности при применении крепкой серной или сверхконцентрированной соляной кислоты для выделения негидроли - зуемого остатка. Нельзя считать весь остаток от гидролиза растительного сырья полностью лигнином. Эти методы более или менее оправдывают себя лишь для анализа древесины и соломы злаков.
Для научных исследований часто применяют метод выделения лигнина Фрейденберга [28], заключающийся в попеременной обработке древесной муки кипящей 1 %-й серной кислотой для расщепления химических связей лигнина с углеводами и холодным медноаммиачным раствором для удаления углеводной части. Обработку лучше производить при 0° в отсутствие кислорода воздуха. Повторяя попеременно эту операцию несколько раз, Фрейденберг получил сравнительно мало измененный лигнин более светлого цвета.
Особый метод выделения лигнина из древесины основан на окислении углеводной части парапериодатом натрия КаяН^.Юд.[55] При многократной чередующейся обработке обессмоленной древесной муки 5%-м водным раствором Na3H2JOe при рН =4 и 20° С и кипящей водой, целлюлоза, ксилан и другие полисахариды окисляются, превращаясь в водорастворимые продукты, и удаляются. Целлюлоза при этом почти количественно превращается в легко расщепляемую диальдегидцеллюлозу
Этот способ был разработан в 1947 г. Ритчи и Парвесом I29], показавшими, что лигнин, в противоположность углеводной части, мало затрагивается периодатом и может быть выделен в близких к теоретическим выходах из древесины хвойных и лиственных пород. После 5—6 попеременных обработок в остатке получается периодатлигнин в виде золотисто - коричневого порошка, в значительной степени сохраняющего исходную морфологическую структуру, нерастворимого в органических растворителях. Выделенный из древесины периодатлигнин, подобно природному лигнину, реагирует с сернистой кислотой и бисульфитом кальция, способен гидрироваться при высоких давлениях, окисляется нитробензолом в присутствии щелочи и т. д.
Авторы считают, что пери ода тлигнин, совершенно свободный от углеводов, явяется хорошим исходным веществом для изучения свойств природного лигнина. Однако следует заметить, что периодатлигнин, по-видимому, является несколько окисленным. Это проявляется в пониженном по сравнению с природным лигнином содержании углерода и метоксильных групп.